Descubren neuronas antiguas clave para entender el TDAH y el autismo

Un conjunto de neuronas que podrían representar uno de los mecanismos más antiguos del sistema nervioso en el cerebro sería clave para desarrollar tratamientos más eficaces contra afecciones como el autismo y el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH), de acuerdo con los hallazgos de un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Johns Hopkins.

Los vertebrados, incluidos los seres humanos, poseen la capacidad de filtrar distracciones para concentrarse en información, objetivos o tareas específicas en momentos determinados. Sin embargo, en algunas enfermedades neurodegenerativas y trastornos como el TDAH, el control voluntario de esta habilidad, conocida como atención selectiva espacial, se ve comprometido.

La prevalencia de TDAH dispara, sobre todo en niños, pero no hay un consenso científico que explique la tendencia. Los debates giran en torno al sobrediagnóstico, cambios en criterios, influencia de redes sociales, entre otros factores.

Hasta ahora, se consideraba que la atención selectiva dependía principalmente del funcionamiento de la corteza prefrontal, una región situada en la parte anterior de los lóbulos frontales y vinculada con funciones ejecutivas como la planificación, la toma de decisiones, el autocontrol y la regulación emocional. Aunque esta estructura está más desarrollada en primates, tanto humanos como no humanos, que en otros vertebrados, muchas especies con una corteza menos compleja también son capaces de enfocar su atención y concentrarse en objetivos concretos.

Para entender cómo surgió esta capacidad a lo largo de la evolución, investigadores de la Universidad Johns Hopkins diseñaron un experimento con ratones orientado a estudiar ciertas neuronas del tronco encefálico, una región ubicada en la base del cerebro que conecta el encéfalo con la médula espinal.

Ninad Kothari, investigador posdoctoral del Departamento de Ciencias Psicológicas y Cerebrales de la universidad y autor principal del estudio, explica que “si nos remontamos a la evolución, durante cientos de millones de años, las aves y los peces han tenido esta capacidad. Y, por lo general, no poseen una corteza prefrontal muy desarrollada, así que ¿cómo resuelve el cerebro este problema? Logramos identificar una región evolutivamente antigua en el tronco encefálico que proporciona esta capacidad”.

De acuerdo con la teoría del cerebro triúnico, desarrollada por el neurocientífico estadounidense Paul MacLean, el tronco encefálico apareció durante las primeras etapas de la evolución cerebral de los vertebrados y está relacionado con mecanismos esenciales para la supervivencia, como los instintos primarios y funciones automáticas básicas, entre ellas la respiración y el ritmo cardíaco.

Los resultados del nuevo trabajo sugieren que esta región no solo participa en procesos fundamentales para la supervivencia, sino que también desempeña un papel decisivo en una capacidad cognitiva compleja: seleccionar, entre múltiples alternativas, aquella que merece atención.

La investigación se centró en ciertas neuronas inhibidoras del tronco encefálico denominadas PLTi. Su función consiste en reducir o bloquear determinadas actividades neuronales para evitar que el cerebro se sobreestimule ante información potencialmente irrelevante.

Los científicos trabajaron con un grupo de ratones entrenados para realizar una tarea de atención selectiva semejante a las pruebas utilizadas en humanos para evaluar esta capacidad.

Los animales fueron expuestos a una pantalla con diversos estímulos visuales. Para obtener una recompensa, debían identificar con el hocico un punto ubicado en una posición específica, ignorando el resto de las señales que actuaban como distractores. En las pruebas de control, los roedores completaron la tarea de manera exitosa.

Sin embargo, cuando los investigadores bloquearon artificialmente la actividad de las neuronas del tronco encefálico, los animales mostraron mayores dificultades para seleccionar correctamente el objetivo, a pesar de que sus capacidades visuales y motoras permanecieron intactas. Esto indica que, aunque podían percibir los estímulos y responder físicamente a ellos, eran incapaces de determinar cuál merecía realmente su atención.

Shreesh Mysore, neurocientífico de la Universidad Johns Hopkins y coautor del estudio, señaló que, al desactivar estas neuronas en los ratones, “lo único que se vio afectado fue su capacidad para tomar las distintas informaciones contradictorias, compararlas y prestar atención a la información más importante. Por tanto, esta parte del cerebro es como un motor de selección de la atención. Ayuda a resolver la pregunta: ‘¿A qué información debo prestar atención ahora mismo?’”.

La investigación también reveló que las neuronas PLTi participan en los mecanismos que favorecen la prioridad atencional (es decir, la relevancia que adquiere un objetivo de acuerdo con la tarea que debe realizarse) por encima de la prominencia física, entendida como la importancia que obtiene un estímulo debido a sus características visuales o sensoriales.

Según los hallazgos, publicados en la revista Nature Communications, estas neuronas no se limitan a responder a estímulos visualmente llamativos. Más bien, ayudan al cerebro a seleccionar aquello que resulta relevante para la actividad en curso, funcionando como un sofisticado sistema de filtrado basado en prioridades.

Finalmente, el estudio examinó la relación entre las neuronas PLTi y una estructura conocida como colículo superior, una región cerebral involucrada desde hace tiempo en la orientación de la atención y de los movimientos oculares hacia objetos relevantes. Los investigadores observaron que las neuronas modifican la forma en que el colículo superior representa los estímulos que compiten entre sí por captar la atención.

Mysore destacó que estos resultados, que coinciden con observaciones realizadas previamente en determinadas especies de aves, tortugas y ranas, podrían ampliar el conocimiento científico sobre los trastornos de atención y contribuir al desarrollo de terapias más precisas para tratarlos.

“Una característica distintiva del TDAH es que incluso las distracciones leves desvían la atención, y eso es precisamente lo que observamos cuando estas neuronas se silencian. Pero al día siguiente, cuando se reactivan, el mismo animal puede ignorar nuevamente las distracciones, incluso las más intensas”, afirmó.

Los autores señalan que la evidencia disponible hasta ahora indica que las neuronas inhibidoras del tronco encefálico están presentes en diversas especies de vertebrados, incluidos los seres humanos. En futuras investigaciones esperan determinar si los mecanismos observados en ratones también se reproducen en personas, especialmente en aquellas con autismo y TDAH. Si esta hipótesis se confirma, sus descubrimientos podrían conducir al desarrollo de terapias y fármacos más específicos y eficaces para el tratamiento de estas afecciones.